Power-to-Plastic -teknologialla valmistetun matalatiheyksisen polyeteenin hiilijalanjälki Lappeenrannassa aurinkovoimaa hyödyntäen

Abstract

Tässä kandidaatintyössä tavoitteena on laskea esimerkkiketjulla tuotetun matalatiheyksisen polyeteenin hiilijalanjälki. Työn teoriaosuudessa käsitellään muovin tuotantoa sekä Power-to-Plastic -prosessin eri vaiheita. Esitetään laskentaa yhden kilon LDPE-muovin hiilijalanjäljestä, ISO 14040 -standardin mukaisesti. Työn lopussa verrataan tulosta viiden muovin hiilijalanjälkeen.

Esimerkkiketjun laskennassa huomioidaan seuraavat prosessin vaiheet: hiilidioksidin talteenotto savukaasuista, veden elektrolyysi, metanolisynteesi, metanolista eteeniksi sekä polymerointi. Esimerkkiketju toteutetaan pääosin Lappeenrannassa.

Muovin hiilijalanjäljeksi saadaan -1,92 kg CO2-ekv. Tulos on negatiivinen eli kyseisessä tilanteessa muovi varastoi hiiltä. Kirjallisuudesta saatavista tuloksista käy ilmi, että PtP-prosessi varastoi myös muissa tilanteissa hiiltä. Myös vertailussa olevat biomuovit sitovat hiiltä. Vertailussa fossiilipohjainen muovi oli ainoa, jonka hiilijalanjälki on positiivinen.

Kun tarkastellaan vain hiilijalanjälkiä, Power-to-Plastic -teknologia on varteenotettava vaihtoehto muovin tuotannolle. Prosessi varastoi hiiltä ja näin ollen se voi olla osana saavuttamassa hiilineutraaliustavoitteita. Hiilijalanjäljen laskenta on kuitenkin vain yksi osa tuotteen kestävyyden arvioinnista, joten tarkempaa arviota varten tulisi tehdä lisätutkimuksia.

In this bachelor's thesis, the aim is to calculate the carbon footprint of low-density polyethylene (LDPE) produced using an example chain. The theoretical section addresses plastic production and the various stages of the Power-to-Plastic (PtP) process. The calculation of the carbon footprint for one kilogram of LDPE plastic is presented in accordance with the ISO 14040 standard. At the end of the thesis, the result is compared to the carbon footprints of five other plastics.

The following process stages are considered in the example chain calculation: carbon dioxide capture from flue gases, water electrolysis, methanol synthesis, conversion of methanol to ethylene, and polymerization. The example chain is primarily implemented in Lappeenranta.

The carbon footprint of the plastic is calculated to be -1.92 kg CO2-eq. This result is negative, indicating that the production of plastic in this scenario sequesters carbon. Literature shows that the PtP process sequesters carbon in other scenarios as well. Additionally, the bioplastics included in the comparison also sequester carbon. The only plastic with a positive carbon footprint in the comparison is fossil-based plastic.

Considering only carbon footprints, Power-to-Plastic technology is a viable alternative for plastic production. The process sequesters carbon and thus can contribute to achieving carbon neutrality goals. However, carbon footprint calculation is only one aspect of product sustainability assessment, so a more comprehensive evaluation should include factors such as biodiversity impacts.